O que são Biofilmes
Você já ouviu a palavra Biofilme? Sabe o que é?
Vamos explicar neste post o que é um biofilme e como ele é formado. Leia com atenção e aprenda tudo sobre os biofilmes.
Certamente, você já ouviu falar em placa bacteriana, já vimos muitos comerciais de cremes dentais, escovas de dente e enxaguantes bucais dizendo que combatem a placa bacteriana, não é mesmo? As placas bacterianas são um exemplo de biofilmes bacterianos.
Outro exemplo de biofilme é quando deixamos água suja parada em um balde durante alguns dias. Quando retira-se a água, a parede do balde está recoberta por uma substância gosmenta que fica aderida.
O que são Biofilmes:
Biofilmes são um conjunto de micro-organismos emaranhados em uma matriz de polímero orgânico que estão aderidos a uma superfície. Os biofilmes são formados pela deposição e adesão de microrganismos em uma superfície de contato, formando uma matriz de exopolissacarídeos (EPs), onde iniciam seu crescimento.
Esse polímero de substâncias confere à colônia bacteriana proteção contra agressões que ela pode vir a sofrer como, por exemplo, a falta de nutrientes ou o uso de algum agente químico utilizado para combater bactérias, um antisséptico ou um sanitizante.
Um biofilme pode se aderir a diversos tipos de superfícies, tanto abióticas, superfícies sem vida como plásticos ou metais e, superfícies bióticas ou vivas, como dentes ou ainda tecidos e lesões. São estruturas dinâmicas que apresentam etapas de formação, como pode ser observado na figura a seguir.
A primeira etapa na formação de um biofilme é a adesão das bactérias planctônicas, ou de vida livre, a uma superfície e ocorre de forma aleatória. Quando ocorre acúmulo de nutrientes em uma superfície, esta sofre alterações físico-químicas que favorecem o acúmulo de microrganismos e começa a colonização. Este acontecimento constitui a base ou o alicerce para o crescimento do biofilme que é, em um primeiro momento, reversível, mantido por interações físico-químicas fracas.
A segunda fase da adesão consiste na transição do estágio reversível para o irreversível. Conforme o tempo passa, essa adesão inicial torna-se mais forte devido a interações mais fortes com as substâncias previamente acumuladas na superfície. As bactérias passam a secretar substâncias, principalmente açúcares, que serão responsáveis pela manutenção da adesão e da camada que envolve o biofilme, a matriz de exopolissacarídeos ou EPs. Nesta fase há o início da formação de microcolônias e do desenvolvimento da arquitetura do biofilme maduro.
As bactérias começam a formar colônias, continuam a multiplicar-se e a aumentar a matriz de exopolissacarideos, que protege a colônia de ações externas. A formação de EPs contribui para o fortalecimento da ligação entre a bactéria e o substrato, proporcionando o desenvolvimento da arquitetura do biofilme.
O biofilme bacteriano maduro pode ser comparado a um recife de coral contendo microcolônias em forma de pirâmides ou em forma de cogumelo, com microrganismos incorporados dentro de uma matriz extracelular, rodeados por poros e canais de água e cavidades para permitir a troca de oxigênio, nutrientes e resíduos. Por meio desses canais, os nutrientes são levados para o interior do biofilme e os produtos tóxicos são carregados para fora.
Quando o ambiente não é mais favorável à manutenção do biofilme, ocorre dispersão do biofilme em forma de agregados celulares ou células planctônicas. Ao desprender-se, as bactérias livres podem colonizar novos ambientes e iniciar a formação de novos biofilmes.
Um biofilme pode ser formado a partir de populações de uma única espécie ou de diferentes espécies de bactérias, fungos e/ou protozoários. Quando o biofilme é formado por mais de uma espécie, estas podem viver em simbiose ou processo de cooperação, onde uma espécie facilita o crescimento e adesão da outra. Da mesma maneira, estas espécies podem competir por nutrientes e acumular metabólitos tóxicos o que limita a entrada de outras espécies em um biofilme. Os biofilmes mais comuns na natureza são compostos por duas ou mais espécies.
Grande parte das bactérias são capazes de aderir e formar biofilmes, uma estratégia para otimizar sua sobrevivência, estruturas de resistência onde eles podem persistir e sobreviver por mais tempo, o que depende do microrganismo e das condições ambientais. As bactérias podem formar biofilmes mesmo dentro de nosso organismo, como por exemplo, a Escherichia coli.
Quais os riscos do desenvolvimento de biofilmes?
Indústrias que processam alimentos são um lugar extremamente propício à formação de biofilmes, haja vista a grande quantidade de nutrientes disponíveis em equipamentos, utensílios e superfícies que entram em contato com os alimentos. Diversos tipos de superfícies são mais susceptíveis à formação dos biofilmes como materiais com rugosidade e ranhuras. Estes tipos de superfície facilitam a adesão das bactérias e o desenvolvimento dos biofilmes.
A formação de biofilmes na indústria alimentícia pode ocasionar a contaminação e, em consequência, causar doenças de origem alimentar ou intoxicações alimentares, além de provocar deterioração dos alimentos. Por isso, são alvo de preocupação pois pode haver a presença de microrganismos patogênicos ou deteriorantes, que além de doenças, podem provocar prejuízos econômicos.
Também a indústria farmacêutica enfrenta problemas com a formação de biofilmes. Tubulações de água, tanques para a produção de medicamentos, linhas de envase, dentre outros, estão sujeitos à contaminação bacteriana e consequente formação de biofilmes, caso os cuidados de sanitização não sejam devidamente adequados ou executados. Um exemplo de problema que pode ocorrer neste caso é contaminação de medicamentos injetáveis por pirogênios, substâncias capazes de induzir febre quando injetadas em um ser vivo.
Na saúde bucal, o biofilme ou placa bacteriana pode nos provocar transtornos. O biofilme formado nos dentes é constituído de bactérias e restos alimentares sendo a principal causa de cárie e gengivite. Os restos alimentares que permanecem na boca após as refeições são fermentados pelas bactérias produzindo ácidos que atacam o esmalte dos dentes. Eventualmente, esse esmalte se desfaz e inicia-se a formação de cárie.
Outro problema decorrente da placa bacteriana dental é a formação de tártaro, causado pelo endurecimento do biofilme, que causa gengivite, uma inflamação que provoca vermelhidão, sangramento e inchaço da gengiva. A gengivite pode evoluir para periodontite e ocasionar perda dos dentes.
Outro caso de formação de biofilmes envolve a contaminação de feridas crônicas, como exemplo úlceras de pé diabético. Estudos em animais e humanos identificaram biofilmes em feridas crônicas cuja cicatrização ou agravamento das feridas pode ser influenciada pela sua presença. O resultado disso é que podem resultar em aumento dos custos de saúde, amputações, diminuição da qualidade de vida e aumento da mortalidade.
O vídeo abaixo ilustra o processo de formação de um biofilme e resume o assunto, facilitando o entendimento:
Referências:
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COLGATE. O que é placa bateriana? Disponível em: https://www.colgate.com.br/oral-health/plaque-and-tartar/what-is-plaque#:~:text=O%20que%20%C3%A9%20Placa%20Bacteriana,endurece%20e%20forma%20o%20t%C3%A1rtaro.. Acesso em: 14 set. 2021.
- DEPARTAMENTO DE MICROBIOLOGIA DA UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO. Biofilmes bacterianos: vivendo em comunidade. Disponível em: https://microbiologia.icb.usp.br/cultura-e-extensao/textos-de-divulgacao/bacteriologia/bacteriologia-oral/biofilmes-bacterianos-vivendo-em-comunidade/. Acesso em: 7 set. 2021.
- FOODSAFETYBRAZIL. Biofilmes nas indústrias de alimentos: o que são e como se formam?. Disponível em: https://foodsafetybrazil.org/biofilmes-o-que-sao-e-como-se-formam/. Acesso em: 8 set. 2021.
- INFOESCOLA. Biofilmes. Disponível em: https://www.infoescola.com/medicina-veterinaria/biofilmes/. Acesso em: 7 set. 2021.
- SOCIEDADE BRASILEIRA DE CIRURGIA PLÁSTICA – SBPC SP. O papel do biofilme e da infecção na cicatrização de feridas. Disponível em: https://www.sbcp-sp.org.br/artigos/o-papel-do-biofilme-e-da-infeccao-na-cicatrizacao-de-feridas/. Acesso em: 10 set. 2021.
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